Двигатели Стирлинга, использующие воздух как рабочее тело

Вследствие этого во многих случаях в качестве рабочего тела в двигателях используют гелий. Влияние различных рабочих тел (водорода, гелия и воздуха) на эффективный к. п. д. двигателя Стирлинга при давлении рабочего тела 110 кг / м температуре в нагревателе 700° С, температуре охлаждающей воды 25° С и к. п. д, камеры сгорания 0,85 показано на рис, 20 [45]. Применение гелия (кривая 2) и особенно водорода (кривая 3) в качестве рабочего тела вместо воздуха (кривая I) позволяет значительно увеличить литровую мощность двигателя при высоком к. п. д. [c.32]

Двигатели Стирлинга, использующие воздух как рабочее тело [c.177]

В качестве рабочего тела в двигателе Стирлинга обычно используется воздух, гелий или водород (разд. 3.1). [c.14]

Сравнительные расчетные характеристики двигателя с различными рабочими телами — воздухом, гелием и водородом — приведены на рис. 3.17. Кривые построены путем моделирования по усовершенствованной расчетной методике для одноцилиндрового двигателя Стирлинга мощностью 165 кВт, На графике приведена зависимость эффективного КПД двигателя от литровой мощности двигателя для различных частот вращения и трех различных рабочих тел (воздух, гелий, водород). При высоких значениях литровой мощности и высоких частотах вращения водород значительно превосходит гелий, а кривая для воздуха значительно смещена от кривых для водорода и гелия. Необходимо отметить, что при низких частотах и малой литровой мощности существенного различия между воздухом, гелием и водородом нет. Выбор рабочего тела, четко определяющий область применения двигателя, является существенным моментом. Такой выбор следует осуществить на стадии конструирования. Для двигателей с высокими характеристиками и большими частотами вращения следует использовать водород или гелий, а для двигателей [c.81]

Рабочие тела двигателей Стирлинга могут быть самыми различными. Во всех регенеративных двигателях XIX в., за небольшим исключением, использовали воздух с давлением, близким к атмосферному. Лишь в некоторых двигателях давление составляло несколько атмосфер. Отсюда и их название воздушные двигатели или воздушные тепловые машины . Воздух — наиболее доступное рабочее тело (необходимость в сложных уплотнениях отпадает). Такие двигатели были громоздкими, маломощными, с низкой частотой вращения их эффективный КПД составлял всего несколько процентов. По сравнению с широко распространенными в то время паровыми машинами, они были более безопасными. Следует отметить, что вода как рабочее тело паровых машин, как и воздух, была также доступной. [c.124]

Поэтому можно предположить, что такие рабочие тела могут быть с успехом использованы в двигателях Стирлинга, работающих от низкотемпературных источников теплоты, т. е. от энергии отработавших газов поршневых двигателей и газовых турбин, а также от относительно простых по конструкции, а следовательно, имеющих более низкую стоимость солнечных концентраторов. В случае холодильных машин оптимальной областью их применения являются кондиционеры воздуха, тепловые насосы, установки для [c.151]

Для работы всей системы используется энергия продуктов сгорания топлива, теплота которых передается в нагревателе рабочему телу двигателя Стирлинга. В тепловом насосе теплота внешнего источника, находящегося при окружающей температуре, поглощается испарителем контура цикла Ренкина. В систему обогрева объекта передается теплота от холодильника двигателя Стирлинга, конденсатора теплового насоса и часть теплоты от продуктов сгорания топлива после подогревателя воздуха. [c.364]

Одноцилиндровый двигатель Стирлинга вытеснительного типа с ромбическим приводом и вытесняемым рабочим поршнем объемом, равным 65 см , изготовлен Россом в 1973 г. В качестве рабочего тела двигателя используются воздух или гелий. Подвод теплоты осуществляется с помощью высокотемпературной кольцевой пропановой горелки. Конструкция двигателя неоднократно изменялась, что позволило улучшить первоначальные характеристики двигателя (при частоте вращения, равной 750 об/мин, и атмосферном давлении мощность двигателя была равна 1,5 Вт). После модификации двигатель, работающий на воздухе, развивает мощность свыше 25 Вт при атмосферном давлении 0,1 МПа и свыше 50 Вт при давлении 0,2 МПа. Мощность двигателя на гелии превышает 75 Вт при давлении 0,2 МПа (рис. 18.1). Несмотря на то, что двигатель был рассчитан на давление до 0,4 МПа, его испытания при таком высоком давлении не проводились. [c.373]

Регенеративный цикл — термодинамический цикл, в котором отводимая в одном из процессов теплота используется для подогрева рабочего тела с низкой температурой в другом процессе. Это приводит к уменьшению общего количества теплоты, подводимого в цикле, что увеличивает его эффективность. Процесс регенерации теплоты может осуществляться периодически (цикл Стирлинга) или постоянно (цикл Брайтона). При рассмотрении регенеративных циклов необходимо делать различие между регенеративным подогревателем воздуха, нагреваемого отработавшими газами, и регенератором внутреннего контура двигателя. [c.381]

За исключением мокрого Флюидайна , в двигателях Стирлинга используются однокомпонентные рабочие тела, если воздух считать чистым газом. Эти рабочие тела не только однокомпонентны, но и однофазны. Нет никаких причин, препятствующих использованию многокомпонентных многофазных рабочих тел, тем более что такие тела могут дать некоторые термодинамические преимущества, поскольку могут воспринимать более высокие степени сжатия. Тем не менее в настоящее время используются исключительно газообразные рабочие тела, причем практически без исключений только воздух (азот), гелий и водород. Как уже было показано выше, влияние рассмотренных нами параметров не зависит от того, какой из трех газов использовался в качестве рабочего тела. Однако, хотя тенденции и совпадают, конкретные цифры различны. Большая часть имеющейся литературы, если обратиться к публикациям достаточно общего характера, создает впечатление, что водород является наиболее подходящим рабочим телом, и в процессе первоначального изучения нами основных принципов и конструктивных особенностей двигателей Стирлинга это впечатление усилилось. Однако если водород обладает столь очевидными преимуществами, то почему все еще используют и остальные два газа, особенно гелий, хотя он и более дорогой Мы уже рассмотрели некоторые проблемы, связанные с использованием водорода, например необходимость /компенсировать просачивание водорода через материалы, с которыми он контактирует, и повышение хрупкости этих материалов, но если водород имеет такие неоспоримые преимущества, то с этими проблемами надо смириться. В первых аналитических работах (например, [44]) высказываются предположения, что водород является лучшим рабочим телом с точки зрения обеспечения высоких рабочих характеристик только в некоторых режимах работы, в других режимах наиболее подходящими могут оказаться другие два обычно используемых газа. Однако необходимо помнить, что большая часть усилий по совершенствованию двигателей Стирлинга предпринимается с целью установ- [c.102]

Реальные значения наибольшей температуры и наибольшего давления в цикле составляют соответственно 1000... 1400 К и 10...20 МПа. В качестве рабочих тел, кроме воздуха, используют водород и гелий. Трудность обеспечения надежного уплотнения внутреннего рабочего пространства и невысокая приемистость двигателя, обусловленная тепловой инерцией, являются основными недостатками Стирлингов. Однако их многотопливность, малая токсичность отработавших газов и малошумность работы, сохраняют за Стирлингами перспективы развития. [c.209]

Двигатели, в которых рабочим телом является воздух, не могут иметь такие высокие коэффициенты тепломассообмена, как в случае применения водорода или гелия. Обычно подобные двигатели имеют большие размеры, малую удельную мощрюсть и низкий КПД. Однако рабочее тело в них может быть пополнено атмосферным воздухом. Затруднений в выборе уплотнений и конструкционных материалов для них практически не существует. Поэтому эти двигатели имеют простую конструкцию, низкую стоимость и высокую надежность. Двигатели, работающие на воздухе, имеют низкие характеристики и не могут составить конкуренцию ДВС ни в случае применения их в транспортных системах, ни в других характерных для них областях. Однако существует настоятельная и все увеличивающаяся потребность в двигателях малой мощности (менее 1 кВт) и высокой надежности (со средними характеристиками), способных длительное время работать автономно (свыше одного года) и использовать природное топливо или радиоизотопные источники энергии. Такие двигатели необходимы для систем навигации, метеорологии и дальней связи, где они могут быть использованы в качестве приводов для электрогенераторов. Требованиям таких систем отвечают двигатели Стирлинга, работающие на воздухе. [c.81]

В двигателях Стирлинга можно использовать также и более тяжелые газы, однако, как будет показано в дальнейшем, они менее эффективны, чем легкие (водород и гелий). Воздух продолжают применять в небольших моделях двигателей, но использование других газов в качестве рабочих тел ограничено (за исключением отдельных экспериментальных образцов двигателей). Так, в миниатюрном двигателе Стирлинга, разработанном фирмами Вестинг-хауз — Филипс для аппарата искусственное сердце , рабочим телом был аргон (гл. 15). [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...